为什么我说WebAssembly是区块链计算的未来

Posted 2021-04-25 K叔区块链

    首先WebAssembly不是区块链范畴的技术，属于浏览器前端技术。但是WebAssembly就是为解决性能瓶颈而设计的东西，可以用于区块链来提升计算性能。

    WebAssembly (简称 wasm ) 是一种适合于编译到 Web 的, 可移植的, 大小和加载时间高效的格式. 这是一个新的平台无关的二进制代码格式。作为一种低级语言, 它定义了一个抽象语法树 (Abstract Syntax Tree, AST) , 开发人员可以以文本格式进行调试。它描述了一个内存安全的沙箱执行环境, 是一个更加安全的解决方案.

EVM架构是如何设计的

   以太坊内核实现了一个图灵完备的虚拟机，但是设计确很粗糙，不适合做用来做计算。

1、架构尺寸过大

     传统计算机包含的指令集只接受32位或者64位的输入。EVM与此不同并且很特殊，它是一台256位的计算机，故意设计成这样是为了更易于处理以太坊的哈希算法，它会明确产生256位的输出。

     然而，实际运行EVM程序的计算机则需要把256位的字拆分成它们的本地架构来执行智能合约，从而使得整个系统变得非常低效和不实用。

    另外，如果你想在以太坊上用它的基本OPCODES实现一个类似于SHA256的复杂算法，那你就自祈多福吧！为了解决通过指令集运行复杂程序产生的高额gas问题，以太坊引入了预编译的概念，把程序编译进EVM并且消耗固定的gas。一个值得关注的预编译是以太坊哈希算法，因为如果在虚拟机中实现该算法，合约在调用时将会产生极其昂贵的费用。

 

2、臃肿的预编译

    预编译带来的问题是它会不断增加虚拟机的臃肿度和复杂度，而不能解决核心问题：当前指令集和规范的低效而粗劣的设计。

    如果我们能够定义一种新的规范和指令集，不需要预编译这些复杂程序，而只需要通过基本指令就可以高效实现呢？

 

为什么需要WebAssembly

    WebAssembly，简称为WASM，是内存安全、平台独立的，可以完美高效地映射到所有类型的CPU架构上。它是由W3C开发的一个广泛支持的、高效轻量级指令集标准，被誉为网络和高性能的颠覆者，支持跨浏览器执行。

这可能是最重要的一点，wasm 拓展了智能合约开发者可用的编程语言，Rust，C／C++，C#，Typescript 以及 Kotlin 都可以用来开发智能合约。这意味着你可以使用任何你熟悉的编程语言开发智能合约。

WebAssembly还具备如下优点：

• 内存安全（Memory-safe），沙盒化（sandboxed）以及平台独立。

• 支持 64 位以及 32 位整数操作，操作与 CPU 指令一一对应。

• 通过移除浮点运算轻松实现确定性，这对于共识算法是必需的。

• 被 LLVM 编译器基础结构项目支持，这意味着 Wasm 将受益于 LLVM 编译器十几年的优化。

• 被谷歌，苹果，微软，Mozilla 和 Facebook 等大公司不断开发。

  
  

  
  

这和区块链有什么关系？

    不依赖于EVM，现在我们有了一套优秀并且高效的指令集，可以编译各种类型的语言，并且有信心它们可以在不同类型的平台上执行且具有同等的性能 - 这对于去中心化应用来说是非常理想的！更进一步，通过去除浮点运算指令，WASM指令集可以很容易地变成确定性指令集，从而很适合作为EVM的替代品。

    EWASM团队已经着手在以太坊上集成WebAssembly，从而保证以太坊2.0的执行层更加高效、简单，适合作为完全的去中心化计算平台。https://github.com/ewasm

WASM已经被许多其他项目接纳为标准，包括Dfinity和EOS都使用它来强化它们的执行层。

    Web的性能和智能合约平台执行层的未来一片光明。不仅dApp会具有更高的性能，集成WASM也可以让那些熟悉Rust和Go之类的主流语言的鲁棒性的人更容易进行智能合约的开发，而不是需要学习solidity的各种细节才能在以太坊上开发有用的应用程序。

    事实上，你已经可以在以太坊的Kovan测试网上根据Parity-Ethereum的教程来部署WASM合约了：https://github.com/paritytech/pwasm-tutorial

    虽然 Wasm 自身受益于广泛的支持与集成，但是与 EVM 不同，它不是为了与区块链交互而构建的。Parity 以太坊客户端在 Wasmi 解释器中运行 Wasm 字节码，以保证 Wasm 代码能够访问区块链并与区块链进行交互。现在我们在 Kovan 测试网上测试 Wasm；在该测试网上，EVM 智能合约以及 Wasm 智能合约可以共存甚至互动。以太坊基金会还致力于在 Go 语言版本客户端的 geth 上实现 Wasm 支持，并研究 Wasm 在分片中的用途。

    因为我们相信 Wasm 是分布式系统开发的基础，所以下一代区块链互操作性协议 Polkadot 正在从头开始构建支持 Wasm 的版本。Polkadot 智能合约将能够用可以被编译成 wasm 的任何语言进行开发。

    我们期待安全智能合约开发变得更加容易的未来，在那时开发者可以使用他们知道的任何语言开发智能合约。